Горнодобывающая промышленность на современном этапе характеризуется интенсивным развитием открытого способа разработки полезных ископаемых.

Базой для повышения производительности труда на открытых разработках является механизация и автоматизация всех основных и вспомогательных работ Рост единичных мощностей горных машин, переход от внедрения отдельных машин к созданию и внедрению взаимоувязанных своими рабочими параметрами и технологическими функциями систем машин.

КЛАССИФИКАЦИЯ ГОРНЫХ МАШИН ДЛЯ ОТКРЫТОЙ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Основные типы горных машин, используемых для добычи полезных ископаемых открытым способом:

• буровые станки,
• выемочно-погрузочные,
• выемочно-транспортирующие машины.

Буровые станки, входящие в группу бурильных машин (см. раздел 1), используются для проведения работ по подготовке горных пород к выемке.

Выемочно-погрузочные машины

К классу выемочно-погрузочных машин относятся экскаваторы, появление которых происходит от латинских слов «ех» и «caveo», означающих «выкапыватель». Экскаватор — основное средство механизации при открытой добыче угля, руды и строительных материалов.

Экскаваторы предназначены для зачерпывания горной массы, перемещения ее на относительно небольшие расстояния и погрузки в транспортные средства или отсыпки в отвал.

В создании современных экскаваторов большую роль сыграли изобретения русских ученых и инженеров. Впервые в мире в 1809 г. был создан «копательный ковш» с ручным приводом, который применялся при разработке песка на Днепре и является прототипом современных экскаваторов.

В России в 1812 г. на Ижорском заводе по проекту инженера А. Бетанкура была построена паровая землечерпалка, применявшаяся в Кронштадте.

Американский инженер В.Оттис получил в 1833 г. патент на «крановую лопату», в 1836 г. по его чертежам был построен первый одноковшовый экскаватор.

Экскаваторы делятся на две большие группы:

• машины периодического (цикличного) действия;
• машины непрерывного действия.

Группу машин периодического действия составляют одноковшовые экскаваторы, непрерывного действия — многоковшовые экскаваторы.

Устройство

Любой экскаватор, одно- или многоковшовый, состоит из следующих основных частей:

• рабочего,
• механического,
• ходового и силового оборудования,
• механизмов управления,
• рамы и кузова.

Существующие экскаваторы классифицируют по следующим признакам:

• назначению и роду выполняемой работы;
• вместимости ковша (одноковшовые) или теоретической производительности (многоковшовые);
• видам рабочего, ходового и силового оборудования.

Значения вместимости ковша одноковшовых экскаваторов и теоретической производительности многоковшовых роторных экскаваторов приведены в табл. 4.1 для отечественных экскаваторов.

Одноковшовые экскаваторы

Одноковшовые экскаваторы по конструкциям рабочего оборудования делятся на две группы. К первой относятся экскаваторы, у которых ковш закреплен на жестких балках (стрела и рукоять) и поэтому имеет принудительную траекторию движения:

• прямая лопата,
• обратная лопата.

Ко второй группе относятся экскаваторы, имеющие гибкую связь (канаты) ковша с машиной, — драглайны, грейфер, кран, копер. У этих экскаваторов траектория движения ковша определяется весом ковша и свойствами горных пород.

Многоковшовые экскаваторы

Многоковшовые экскаваторы по способу обработки забоя могут быть верхнего копания, нижнего копания, верхнего и нижнего копания.

По характеру движения рабочего органа :

• продольного копания, у которых направление рабочего движения совпадает с направлением перемещения экскаватора;
• поперечного копания, у которых направление рабочего движения (ротора, цепи, скребка) перпендикулярно к направлению перемещения экскаватора,
• радиального копания, у которых рабочий орган (ротор, ковшовая цепь) поворачивается вместе с верхним строением относительно базы машины.

На открытых горных работах применяются преимущественно роторные и цепные многоковшовые экскаваторы поперечного и радиального копания. К экскаваторам продольного копания относятся траншейные и фрезерные землеройные машины, предназначенные для прорытия траншей, строительства каналов и других земляных работ.

На экскаваторах продольного копания применяется дизельное и дизель-электрическое силовое оборудование.

Выемочно-транспортирующие машины

Выемочно-транспортирующими машинами (ВТМ) называются такие машины, которые одновременно с отделением (или после отделения) горной породы от массива перемещают (транспортируют) ее, причем движение рабочего органа в этот период осуществляется перемещением всей машины, как правило, за счет развиваемого ею тягового усилия.

К группе ВТМ относятся:

• бульдозеры,
• скреперы,
• грейдеры,
• фронтальные погрузчики,
• рыхлители.

Считается экономичным перемещать породу скреперами с гусеничными тягачами в пределах 300—900 м, самоходными колесными скреперами — до 3—6 км, бульдозерами, при расположении отвала под углом 90° к оси движения, — на расстояние не более 150 м.

Фронтальные погрузчики цикличного действия используются на погрузке разрыхленных скальных пород в транспортные средства или для доставки пород самостоятельно.